Obtención y caracterización de silicio poroso
Una de las demostraciones más impresionantes que la nanotecnología ha puesto en evidencia es la posibilidad de obtener silicio luminiscente. Como es sabido, el silicio por ser un semiconductor con estructura de bandas indirecta, tiene una muy baja probabilidad de emisión luminiscente.
Figura 1. Diagrama de bandas de un semiconductor con transición directa (a) e indirecta (b). A la derecha se muestra la estructura de bandas del Si.
Sin embargo, se ha encontrado experimentalmente que por medio de un ataque electroquímico, se pude generar una estructura nanoporosa sobre la superficie de silicio monocristalino, con emisión fotoluminiscente y electoluminiscente en el rango visible.
Figura 2
El pico de emisión puede ser modificada por la forma y tamaño de poro, que a su vez es dependiente de las condiciones del electrolito, orientación cristalográfica y conductividad del silicio y corriente anódica, entre otros parámetros.
Las posibilidades que se abren para la industria optoelectrónica son inmensas. Normalmente para generación de luz se usan semiconductores de bandas directas como el AsGa, con alta eficiencia de conversión pero con dificultades para crecerlos sobre silicio debido a la disparidad de sus parámetros de red. Si puede obtenerse luminiscencia del Si, puede hacerse el acople de señal óptica y eléctrica sobre el mismo Si, y aprovechar la alta capacidad de integración que se ha desarrollado en la fabricación de chips.
Figura 3
La gran superficie específica que se obtiene debido a la nanoporosidad, hace del silicio poroso una interfase ideal para detectar especies orgánicas adsorbidas que al modificar la conductividad eléctrica o sus parámetros ópticos, permiten fabricar una familia de microsensores integrados al chip de silicio. Las potenciales aplicaciones se dirigen tanto al control ambiental como al diagnóstico médico por biosensores.
Figura 4
La investigación en p-Si es una campo de mucho interés, no sólo tecnológico sino teórico, puesto que los mecanismos que lo originan no están del todo dilucidados, predominando la explicación que lo atribuye a confinamiento cuántico.
Figura 5
Cooperación
Dr. Andrés La Rosa - Portland State Universiy
Financiamiento
El presente proyecto es actualmente financiado por el Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias.
Información de contacto
Dr. Abel Gutarra
Grupo de Materiales Nanoestructurados
Facultad de Ciencias - UNI
Tel. 4811070 anexo 382
Email. agutarra@gmail.com